Puutekuvarid HMId Energiasäästliku režiimiga 24/7 Tööks

Oluline roll Puudutusekraan HMId 24/7 tööstuskeskkonnas

Pideva jälgimise võimaldamine energiasäästliku režiimi kaudu

Tänapäeval on puuteekraanid inimese-masina liidestega (HMIs) varustatud funktsioonidega, mis reguleerivad valgustust valgustuskeskkonna põhjal ning nutikate unerežiimidega, mis hoiavad ekraanid kogu aeg nähtavad, samas kui säästetakse elektrit. Kui neid liideseid ei kasutata aktiivselt, väheneb ekraani heledus automaatselt või kuvatakse esmalt olulised hoiatused, vähendades elektrienergia tarbimist umbes 30–35 protsenti, jättes samasjuures operaatoreid süsteemi seisundi jälgimisest ilma. Energia intensiivselt kasutavatele tööstusharudele, näiteks keemiatööstusele, on see väga oluline, kuna neil on vaja pidevalt jälgida temperatuuri ja rõhku tootmisprotsesside käigus. Väike kõikumine võib hiljem põhjustada suuri probleeme ja kallid remonditööd.

Karmistatud disain ja usaldusväärsus pideva töö korral

Tööstuslikud HMId peavad vastu keerukatele oludele, mistõttu varustavad tootjad neid tugevdatud klaasekraanidega, IP66 kaitseastmega ning need töötavad temperatuurivahemikus -20 kuni +70 kraadi Celsiuse skaalal. Need omadused tagavad masinate sujuva töö isegi siis, kui neid mõjutavad kohesed vibratsioonid, niiskus või tolm, mis on igapäevased nähtused näiteks kaevandustes ja metallurgiatehastes. Erinevate sektori valdkondades läbiviidud väljatööde kohaselt säilitavad need tööstuslikud HMId oma tüüpilise viieaastase kasutusaja jooksul umbes 99,4% tööaeg. See on tegelikult üsna muljetavaldav võrreldes tavapäraste tarbija seadmetega, mille usaldusväärsus on sarnastes töötingimustes umbes kolm korda madalam.

Integreerimine pidevas tootmises ja protsessijuhtimisse

Puutekuvari HMId toimivad juhtimiskeskustena, mis koordineerivad kõike robotkätest kuni transportöörliinideni ja kvaliteedini andurid automaatsetel tootmisplatsidel. Need liidesed võimaldavad tootjatel kohandada partii suurusi või kiirendada masinakiirusi lendu, mis on eriti oluline, kui autode osi valmistatakse nõudmisel. Kogu süsteem sobib täpselt Industry 4.0 mõtlemisse, kus reaagiajad alla 50 millisekundi eristavad ohutut tööd ja võimalikke õnnetusi kiireltempel toimuvate montaažiridade töö käigus, mis ei seisa vahepeal ühegi vahetuse ajal.

Andmete sügavus: 68% hoonetest teatab väheneva seismise vähenemisest 24/7 HMI süsteemidega (ARC Advisory Group, 2023)

Viimase raporti kohaselt, mille ARC Advisory Group koostas umbes 12 000 erineva tööstusasukoha kohta erinevates sektortes, näitasid need tehased, mis rakendasid täiustatud HMI-tehnoloogiat, oma kavatsusest välja jääva seismise vähenemist iga aast 22%. Reaalseks väärtuseks on see, kuidas süsteemid suudavad probleeme varakult tuvastada – näiteks mootori laageri kulumise tunnuseid 8 kuni 12 tundi enne tegelikku rikke esinemist. See annab hooldustiimile piisavalt aega tegutseda enne, kui asjad lähevad valesti. Kui lisada ennustavate analüütika tööriistad, siis tootjad näevad tavaliselt kogu tootlikkuse tõusuuna 18%. See mõju on eriti silmapaistev kohtades nagu farmaatsiatööstuse puhtusruumid, kus isegi väikesed häired võivad kogu partii, mis on tuhandete dollarite väärt, ohustada range steriilsuse nõuete tõttu.

Puuteekraanide HMI-de energiahalduse uuendused

Dünaamiline pinge- ja sagedusskaleerimine energiasäästuks

Tänapäevaste puuteekraanide HMId kasutavad hästi ära midagi, mida nimetatakse dünaamiliseks pinge- ja sagedusreguleerimiseks ehk lühidalt DVFS-iks. Selle põhimõtteliselt tehtud asi on see, et see reguleerib süsteemi poolt kasutatava võimsuse hulka sõltuvalt sellest, mida süsteemil antud hetkel vaja teha. Kui süsteemis toimub vähe midagi, võivad sellised süsteemid vähendada oma energiakulu umbes 30%, mis ajaga teeb suure erinevuse. See on eriti oluline hoonete puhul, mis töötavad ööpäevaringselt, sest muidu kulutataks liiga palju elektrit ainult selleks, et hoida kogu aeg asju silma all. Võtame näiteks tehasehoone. Arvutid, mis jälgivad nende vedeluslinte, võivad tegelikult vähendada oma CPU aktiivsust öösel, kui töötajad ei ole kohal, kuid jääda siiski piisavalt valvasse olekusse, et suudaks kiiresti reageerida, kui midagi läheb ootamatult valesti.

Adaptiivne heledus ja kontekstiga teadliku ekraani tehnoloogiad

HMIdel on kaasas ümberdatava valgustuse sensorid ja liikumisandurid, mis automaatselt reguleerivad ekraani heledust või lülituvad energiasäästu režiimi, kui kedagi pole lähedal. Viimase 2024. aasta DisplayTech aruande kohaselt nägid ettevõtted, mis rakendasid neid targaomadusi, et nende ekraanide energiakulud langesid iga aasta veidi üle neljandiku. Mõned paremad süsteemid kulutavad asjad veelgi edasi. Nad lülitavad päikesehelgetel päevadel ebatähtsad taustavalgustused välja või vähendavad ekraani intensiivsust, kui töötajad pannes turvapõõrmed peale, mis hoiab kõik loetavaks ilma selle tüütava silmipõrutusega, mis me kõik regulaarsetes tööstusseadmetes vihame.

Keskkonnasäästlikud ekraanilahendused ja vähendatud süsinikujalajälg

Rohtmehi pöörduvad üha rohkem taaskasutatavate klaasimaterjalide ja elavhõbedata LED tagavalgustuse poole, mis vähendab nende toodete eluea jooksul keskkonnakahju. Hiljutine 2023. aasta Eco Manufacturing Consortiumi aruanne näitab, et need muutused on tõesti vähendanud tööstuslike HMIde süsinikjalgu umbes 40 protsenti võrreldes sellega, mis oli saadaval 2018. aastal. Me näeme ka uusi arendusi energiasäästu süsteemides, mis koosnevad hästi päikesepaneelide ja teiste keskkonnateadlike energiavõimalustega. See muudab töotsemaks tehaste seadmete otsese ühendamise puhtate energiavõtmetega, aitades neil täita neid suurtasandilisi jätkusuutlikkuse eesmärke, millest nad on juba ammu rääkinud.

Tööstuslikud rakendused, mis nõuavad 24/7 HMI jõudlust

Puuteekraan HMId on muutunud oluliseks sektori, kus süsteemi katkemised võivad põhjustada katastroofilisi tagajärgi. Kaks sektori rõhutavad kriitilist vajadust vastupidavate, energiasäästlike liideste järele: hüdrokarbooni ekstraktsioon ja täpsustoote tootmine.

Nafta ja gaas: kaugseiresüsteemid ja operatiivne pidevus

Puutetajad offshore puurimisseadmetes ja torustike võrgustikus võimaldavad operaatoreil hetkeliselt kätte pääseda rõhulugemitele, vooluandmetele ja kogu seadmete olekule suurtes paigaldustes, kus kohapeal võib olla piiratud personali. Kuvarid töötavad hästi ka siis, kui temperatuurid kõiguvad alla miinuskümme kraadi Celsiusest kuni karmi kuumusega 70 °C-ni. Kriitiliste vooluklappide juhtimisel jääb reaegumisaeg alla 2 millisekundi, mis on oluline, sest aeglasem reaktsioon võib hiljem põhjustada tõsiseid keskkonnaprobleeme. Kui kuvarit ei kasutata aktiivselt, vähendavad energiasäästerežiimid automaatselt ekraani heledust, jättes samas taustal andmete edasi edastamise käima. See lihtne seadistus aitab vähendada energiakasutust 30 kuni 40 protsenti normaalse toimimise perioodidel, kui täielik heledus pole vajalik.

Ravimite tootmine: täpsus ja madala võimsuse usaldusväärsus

Ravimite puhtsala ruumides peavad HMId vastama ISO 14644-1 õhu kvaliteedinõuetele ja samal ajal jälgima partisid katkemata. Uuemad mahtuvustehet ekraanid töötavad tegelikult üsna hästi isegi siis, kui operaatorid kanduvad steriilsete kindaid, andes umbes 99,9% täpsust. Lisaks tarbivad nad vaid poole energiakulu võrreldes vanemate vastupidavate mudelitega, mida me varem kasutasime. Ja tuleb tunnistada, et energiasäästmine tähendab paremat kontrolli asjade üle nagu liofiilimiskambrid ja viaalide täitmisrobotite jälgimine. Siin on tegemist tõsiste kahjude vältimisega, näiteks umbes 2 miljonit dollarit tunnis, kui midagi läheb valeks bioloogiliste ravimite tootmisel. Ära unusta ka adaptiivse heleduse funktsioone, mis reguleerivad ekraani sõltuvalt ruumi valgustusest, mis aitab vähendada energiakadu, eriti oluline on GMP-sertifitseeritud ruumides, kus iga detail loeb.

Jõudluse ja energiasäästu tasakaalustamine: viivitus, reageerimisvõime ja ohutus

Reaalajas töötlemise säilitamine madala võimsuse režiimides

Tööstuskeskkonnas kasutatavad puutekuvar HMI-d vähendavad energiakasutust ilma märkimisväärselt aeglustamata tänu tehnoloogilistele edusammudele, nagu Dynamic Voltage and Frequency Scaling ehk lühidalt DVFS ning nutikad ennustavad sündmuste algoritmid. Andmed ütlevad meile ka midagi huvipakkuvat – sellised süsteemid võivad vähendada energiakasutust umbes 35% võrra, kui nad lihtsalt istuvad ja ei tee midagi, kuid siiski reageerida alla poole sekundi jooksul, mis on väga oluline operatsioonide puhul, kus täpsus on kõige tähtsam – näiteks robotvarras keevitavad jaotusjaamad või kontrollijad tootmisel. Selle võimalikuks tegemiseks on kontekstiga teadlik töötlemine, mis hoiab hädaolukorra teatised ja olulised juhtimised töökorras, isegi kui süsteem lülitub energiasäästu režiimi, lubades samas teistel kasutajaliidese osadel teki põrnida.

Juhtumiuuring: 40% energia vähenemine ilma vastusaja ohverdamiseta autotööstuse montaažis

Üks suur autoosade tootja paigaldas hiljuti need nutikad HMI-ekraanid kogu oma tehasehoonele. Need ekraanid saavad oma värskenduskiirust kohandada vaid 1 Hz-st kuni 60 Hz-ni sõltuvalt hetkel valitsevatest vajadustest. Kui nad sünkroniseerisid ekraanide värskendamise sageduse töötajate liikumise ja masinate rütmiga, õnnestus neil aastas kokku hoida ligikaudu 112 000 dollarit elektriarvelt. Üsna muljetavaldav tulemus, arvestades, et puutekuvad reageerisid siiski 100 millisekundi või vähemaga. Selle lahenduse edukaks toimimise tagavad erilised kondensaatorid, mis aktiveeruvad ootamatel juhtudel, näiteks häirelüliti vajutamisel, koos tõhusate alalisvoolu alalisvoolu muunduritega. Seega, ehkki nad säästvad energiat kogu tootmisel, ei ohverdata midagi tootmisplatsi kiiruse kaitsmiseks.

Kriitiline analüüs: Kas agressiivsed energiasäästu režiimid ohustavad tootmisohutust?

Vastavalt ARC Advisory Groupi eelmisel aastal tehtud uuringule on umbes 83 protsenti tööstusettevõtetest märkinud tegelikke energiasäästu, kui nad rakendavad neid täiustatud HMI võimumooduseid. Kuid on olemas tõsised piirangud seadmetele, kus ohutus on kõige olulisem. Tööstus on aja jooksul välja töötanud mitmeid olulisi lähenemisi. Kui ohutussüsteemidega tekib probleem, peab seade ohutusmeetodina kohe tagasi lülituma täisvõimu režiimi. Võulseadete seadmete muutmiseks on vaja mitmetahulist kinnitamist, et vältida lubamatuid kohandusi. Enamikul kaasaegsetel juhtpaneelidel kuvatakse kaasaegsel ekraanil olevas peavormis ka reaalajas värskendusi praeguse võimu staatuse kohta. Mõned tippu tootjad lisavad isegi erilisi jälgimisfunktsioone, mis vastavad ISO 13849 standarditele. Need süsteemid lülitavad automaatselt välja energiasäästu funktsioonid, kui reaeg on liiga aeglane ohutuks toimimiseks. Säästu kulude ja ohutuse vahelise tasakaalu säilitamine on endiselt kriitiline valmistussektori jaoks, mis iga päev ohtlike protsessidega tegelevad.

KKK

Milliseid funktsionaalsusi pakuvad tänapäevased HMId energiasäästuks?

Tänapäevased HMId on varustatud funktsionaalsustega nagu dünaamiline pinge- ja sagedusest sõltuv reguleerimine ning adaptiivne heleduse juhtimine energiasäästuks. Need võimaldavad süsteemil kohandada energiakasutust reaalajas vajaduste ja keskkonnaolude põhjal.

Kuidas HMI tehnoloogia võimendab tootlikkust tööstuskeskkonnas?

Täiustatud HMI tehnoloogia parandab tootlikkust võimaldades reaalajas jälgimist ja hoiatusi, vähendades seismisaega ning toetades ennustavat hooldust. See võimaldab varajast potentsiaalsete rikete tuvastamist ja tõhusaid kohandusi tootmisprotsessides.

Millised on tööstuslike HMId agressiivsete energiasäästu režiimidega seotud väljakutsed?

Peamine väljakutse on tagada, et energiasäästu režiimid ei kompromiteeriks operatiivset ohutust. Süsteemid peavad suutma ohutuse ohverdamisel kohe tagasi lülituda täisvõimsusrežiimi ning võimsusseadete muudatused peavad läbima range kinnitamise protsessi.